%a8粒润滑条件下3cr13涂层加速磨损机理研究

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1、2009年全国青年摩擦学学术会议论文集含磨粒润滑条件下3Crl3涂层加速磨损机理研究濮春欢1徐滨士1王海斗h，朴钟宇1·2(1．装甲兵工程学院，装备再制造技术国防科技重点实验室，北京，100072)(2．燕山大学，机械工程学院，秦皇岛066004)摘要本文提出了3Cri3涂层加速磨损失效新的试验方法。采用该方法在MM200摩擦磨损试验机上，对高速电弧喷涂3Cri3涂层在舍Si02磨粒的润滑条件下磨损失效开展了加速磨损试验，通过对比分析扫描电镜照片筛选合适的磨粒颗粒的粒度。并分析了SiO，磨粒加速涂层磨损的机理。试验研究表明：适合3Crl3涂层的加速磨损试验的磨粒粒度为微米

2、级，通过磨损表面照片得出了磨粒在润滑条件下对涂层加速磨损作用主要表现为：微观切削、挤压、磨粒的聚集。关键词3Crl3涂层；磨粒；加速磨损试验；磨损机理；近年来，利用高速电弧喷涂技术来提高材料表面的耐磨损性能，在国内外得到了广泛的应用。特别在再制造工程领域，高速电弧喷涂3Crl3涂层因价格低廉，性能优异而被广泛应用于轴类的修复及其金属零件的表面强化，具有重要的应用价值并取得了较好的经济效益¨’引。随着应用领域的拓宽和服役环境的苛刻，涂层在工作过程中出现了加速磨损现象，造成零件设备提前失效。为了模拟涂层工作的加速环境，选择合适的加速条件，成为许多学者研究的新方向¨’4‘。本文

3、结合已有的研究，提出了在润滑油中加入超硬磨粒SiO：，模拟涂层早期剥落的磨屑或进入摩擦副的外界污染物，使得涂层成为三体磨损而迅速失效，从而起到加速磨损的作用。本文研究的重点是通过对比分析找出合适的加速磨损颗粒并研究磨粒加速磨损机理。1试验方法1．1涂层的制备条件3Crl3涂层采用装备再制造技术国防科技重点实验室自行研制的HAS一2高速电弧喷枪和CMD—AS一3000型电弧喷涂系统进行喷涂制备。首先喷砂预处理45#钢基体表面，砂料为棕刚玉，粒度为16目，气压0．7MPa，喷砂角度450，喷砂距离150mill。然后用高速电弧喷枪在基体表面喷涂3Crl3涂层，喷涂电压35V，

4、喷涂电流160A，压缩空气0．7MPa，喷涂距离150mm。即在基体表面得到厚度约为0．5岫的3Crl3涂层，高速电弧喷涂得到3Crl3涂层后，表面进行磨削处理使粗糙度达到0．8Ixm，同时保证涂层的厚度达到0．2nlln。·资助项目：国家863课题(2007AA042408)，国家自然基金(50735006)，预研基金(9140C850103080C8510)。第一作者：濮春欢，男，1981年生。硕士生，电话010—66718541．E—mail：puehunhuan2008@sina．gore。通讯作者：王海斗，男，1969年生，副教授，博士，电话010—667185

5、41，E—mail．wang}Iaidou@tsinghtm．org．∞1．2加速磨损试验试验是件MM200摩擦廓损试验机上进行的，采用E溅润滑，具体r况如击】。为r筛选合适的加速磨损碰质SiOz磨粒的幸证度，选择，旺微米缎微米缴和毫米缎3种不同粒径的SiO：赓粒分gq添加到润滑油中，并通过一定时间的目l械搅拌使廓粘均匀分散润滑油中。借助扫描电镜SEM对磨损彤貌进{r观察比较分析找出台适的加速磨损颗粒并分析机理。表1Ia条件戴荷(N1m鹱转4(∥win)漆加剂质世分数(％)Ⅻ度条什麝损"M(。．。)200I5％l温6。2试验结果2．1磨粒筛选结果涂层在常规条件下磨损失散主

6、要为犁沟、微切削、微断裂、粘着疲劳剥落等材料去除机制”6，加诬席损试验遵循秤不改变擦层的磨损失散机理原则下加陕涂层赓损二旧此如何选掸合适粒崖的SiO：膦糙进行对涂层加速磨损试验是首先解决的问题。借助扫描电镜埘含不同粒度磨粒润滑条件F潦层磨损表面形貌进行观察分析，结果如图I所示纛目I{目膳粒*月T浩目表面*#A1t《R，(Ⅲmm*#．(c1m十％．，D』《*％观察试验结果汪实：不F柑艘的硬质SiO，厝粒对待层磨损的影响Pj}显著遮也在其他学者的研究中得到了类似的结果。18。在柑同的磨蜘时问内埘比图¨A)、(B)所示，润滑油中古有皿微米级SiO，麝半c!的涂层摩擦拄触表面光亮

7、，基奉无犁削淘戚象d{现，摩擦接触表而2009奸±目青{摩擦{学m会议k女集变化很小．SiO，廓牡萆奉没起到加速磨损作用。这是因为在磨粒粒度较小时，涂层的间隙能够容纳-定数啦的磨粒．碱小r磨粒对涂层的犁削。润滑油中含有毫米级SiO：磨粒的涂层摩擦接触表面犁削淘鞍深并出现了分布均匀尺寸较大的坑．出现了严重的磨粒磨损现象，如阿1【D)所不，也小适台进行加速磨损，而润滑油中音有微米级Si吐磨粒的潦层廓损接触表面只有局部医域出现了尺寸很小的坑并且犁淘较浅．如图1(c)所示．可以判定为较轻的磨粒磨损。通过}述试验，町以判断出，微米级Si